新型苯乙烯阻聚劑性能分析與研究

苑文輝，劉國柱

（天津大沽化工股份有限公司，天津 300455）

1 試用目的

目前本公司苯乙烯裝置采用DNBP與協(xié)同阻聚劑A（羥胺類化合物）配合使用來降低苯乙烯精餾過程中聚合物的產(chǎn)生。某阻聚劑廠家研發(fā)的精餾阻聚劑B（哌啶自由基類化合物）在水相和油相中都有溶解性，因精餾阻聚劑B有利于保護催化劑、不產(chǎn)生腐蝕、無毒性，在取得更好的阻聚效果的同時，又保護了環(huán)境和員工職業(yè)健康，符合高效、環(huán)保的生產(chǎn)經(jīng)營理念，因此進行試用。

2 試用數(shù)據(jù)處理及分析

本公司苯乙烯裝置自2014年3月4日至2014年3月27日對精餾阻聚劑B進行了試用，在此次精餾阻聚劑B試用過程中，由于受到乙苯單元的影響，精餾單元的負荷波動比較頻繁（如圖1所示），為了便于分析，特選取精餾負荷較為穩(wěn)定時的運行數(shù)據(jù)來進行分析比較。

圖1 精餾單元負荷

2.1 負荷100t/h（2014年3月4日-2014年3月8日）

在3月4日到3月8日精餾阻聚劑B試用期間，精餾單元負荷基本維持在100t/h。由圖2分析可得，在精餾阻聚劑B試用初期，由于精餾系統(tǒng)中換用了新的阻聚劑，工藝運行數(shù)據(jù)發(fā)生了較大波動，低壓EB回收塔塔釜和高壓EB回收塔塔釜中聚合物的含量與試用之前相比，數(shù)值突然增高，這與換用新的阻聚劑可能存在一定的關系。當出現(xiàn)該狀況后，對精餾阻聚劑B的加入量和DNBP的加入量進行調(diào)整。調(diào)整精餾阻聚劑B和DNBP加入量之后，各工藝條件都相對穩(wěn)定。具體工藝運行參數(shù)如表1所示。

圖2 精餾單元負荷100t/h時的工藝運行數(shù)據(jù)

結(jié)論：在DNBP加入量相同的情況下，精餾阻聚劑B的加入量高于精餾阻聚劑A，因此精餾阻聚劑B的單耗要高于精餾阻聚劑A；由聚合物含量對比可得精餾阻聚劑B有一定的阻聚效果，但由于焦油回收量有所減少（焦油回收物料中的主要成分為重組分和聚合物，焦油回收量的減少也會導致精餾系統(tǒng)中聚合物的含量減少），僅從聚合物含量對比不能得出精餾阻聚劑B的阻聚效果與精餾阻聚劑A的優(yōu)劣關系；由苯乙烯精餾單元焦油單產(chǎn)量對比可得，精餾阻聚劑B的單產(chǎn)量要低于精餾阻聚劑A，因此精餾阻聚劑B的阻聚效果要優(yōu)于精餾阻聚劑A，精餾阻聚劑B更加節(jié)省能耗。

2.2 負荷108t/h（2014年3月13日-2014年3月18日）

在3月13日到3月18日精餾阻聚劑B試用期間，精餾單元負荷基本維持在108t/h。由圖3分析可知，精餾阻聚劑B在這段時期內(nèi)的加入總量較為穩(wěn)定，基本維持在27kg/h；DNBP的加入量受到低壓EB回收塔塔釜和高壓EB回收塔塔釜中聚合物含量變化的影響，加入量也在隨時變化。具體工藝運行參數(shù)如表1所示。

圖3 精餾單元負荷108t/h時的工藝運行數(shù)據(jù)

結(jié)論：由于此段時間內(nèi)，苯乙烯精餾單元負荷和DNBP加入量以及焦油回收量都有所調(diào)整，僅從聚合物含量對比不能得出精餾阻聚劑B的阻聚效果與精餾阻聚劑A之間的優(yōu)劣關系；由苯乙烯精餾單元的焦油單產(chǎn)量對比可得，精餾阻聚劑B的焦油單產(chǎn)量要低于精餾阻聚劑A，因此精餾阻聚劑B的阻聚效果要優(yōu)于精餾阻聚劑A，精餾阻聚劑B更加節(jié)省能耗。

2.3 負荷110t/h（2014年3月18日-2014年3月23日）

在3月18日到3月23日精餾阻聚劑B試用期間，精餾單元負荷基本維持在110t/h。由圖3分析可知，精餾阻聚劑B在這段時期內(nèi)的加入總量有所調(diào)整，加入量由27kg/h調(diào)整到33kg/h；DNBP的加入量受到低壓EB回收塔塔釜和高壓EB回收塔塔釜中聚合物含量變化的影響，加入量也在隨時變化。具體工藝運行參數(shù)如表1所示。

圖4 精餾單元負荷110t/h時的工藝運行數(shù)據(jù)

結(jié)論：由DNBP加入量和精餾阻聚劑加入量對比可得，DNBP的加入總量由57kg/h縮減到31kg/h，DNBP節(jié)省了大概40%，故精餾阻聚劑B可以減少DNBP的加入量；此段時間內(nèi)，苯乙烯精餾單元負荷和DNBP加入量都有所調(diào)整，由聚合物含量數(shù)據(jù)分析可知此段時間內(nèi)，聚合物的含量并沒有上升，基本穩(wěn)定維持在0.3wt%以下，故精餾阻聚劑B的阻聚效果明顯，但僅從聚合物含量對比不能得出精餾阻聚劑B的阻聚效果與精餾阻聚劑A之間的優(yōu)劣關系；由苯乙烯精餾單元的焦油單產(chǎn)量對比可得，精餾阻聚劑B的焦油單產(chǎn)量要低于精餾阻聚劑A，因此精餾阻聚劑B的阻聚效果要優(yōu)于精餾阻聚劑A，精餾阻聚劑B更加節(jié)省能耗。

表1 精餾負荷110t/h時工藝參數(shù)對比

3 工藝變化及分析

3.1 對苯/甲苯塔塔的影響

圖5 苯/甲苯塔塔壓

由圖5分析可知，在精餾阻聚劑B試用期間，苯/甲苯塔塔頂壓力有所升高,而塔壓控制閥OP值則出現(xiàn)了較大波動。使用精餾阻聚劑A期間，苯/甲苯塔塔壓都穩(wěn)定維持在26kPaA,且塔壓控制閥OP值都較為穩(wěn)定，并未出現(xiàn)過大幅度波動的情況。在3月27日精餾阻聚劑B試用結(jié)束恢復至精餾阻聚劑A后，苯/甲苯塔塔頂壓力又穩(wěn)定維持在26kPaA，塔壓控制閥OP值恢復至原有數(shù)值且未出現(xiàn)波動狀況。由此分析可知，精餾阻聚劑B的加入導致苯/甲苯塔塔壓控制閥OP值出現(xiàn)較大幅度波動，精餾阻聚劑B對苯/甲苯塔塔壓的控制影響較大。

3.2 對低壓EB回收塔的影響

由圖6分析可知，在精餾阻聚劑B試用期間，低壓EB回收塔塔壓一直都高于原有塔壓控制值，而塔壓控制閥OP值自精餾阻聚劑B試用之后，由原有的54%左右的開度縮減到-5%，且長時間維持在關閉狀態(tài)，造成塔壓超出可控范圍。而在使用精餾阻聚劑A期間，低壓EB回收塔塔壓都穩(wěn)定維持在6.7kPaA,且塔壓控制閥OP值都比較穩(wěn)定，可以有效地控制塔頂壓力。在3月27日精餾阻聚劑B試用結(jié)束恢復到精餾阻聚劑A后，低壓EB回收塔的塔壓又穩(wěn)定維持在6.7kPaA，且塔壓控制閥OP值又重新開啟并恢復至原有數(shù)值，低壓EB回收塔塔壓恢復至可控狀態(tài)。由此分析可知，精餾阻聚劑B的加入導致低壓EB回收塔塔壓控制閥OP值出現(xiàn)較大幅度波動，塔壓超出可控狀態(tài)。長時間的超壓狀態(tài)對工藝安全埋下了隱患，這對于工藝的穩(wěn)定運行來說是不能允許的。塔壓的波動，也導致了低壓EB回收塔分離效果的變化，造成低壓EB回收塔塔頂和塔釜的組分有所發(fā)生改變，導致部分精餾塔的分析樣品出現(xiàn)不合格現(xiàn)象。

圖6 低壓EB回收塔塔壓

圖7 低壓EB回收塔塔釜溫度

由圖7分析可知，在精餾阻聚劑B試用初期，低壓EB回收塔塔釜溫度有所上升。自3月7日將焦油回收量減少之后，塔釜溫度才有所下降。因受到精餾負荷的影響，塔釜溫度在3月8日到3月13日之間有所波動。自3月13日到3月23日，精餾負荷較為穩(wěn)定期間，低壓EB回收塔塔釜溫度較為穩(wěn)定，但相較于適用之前的塔釜溫度還是有所增長。由此分析可知，精餾阻聚劑B的加入導致低壓EB回收塔塔釜溫度上升，而更高的溫度會導致苯乙烯發(fā)生更多的聚合反應，產(chǎn)生更多的聚合物，造成焦油單產(chǎn)量和裝置能耗的增加。

3.3 對精苯乙烯塔的影響

圖8 精苯乙烯塔塔釜溫度

由圖8分析可知，在精餾阻聚劑B試用初期，精苯乙烯塔塔釜溫度有所上升。自3月7日將焦油回收量減少之后，塔釜溫度才有所下降。因為受到精餾負荷的影響，塔釜溫度在3月8日到3月13日之間有所波動。自3月13日到3月23日，精餾負荷較為穩(wěn)定期間，精苯乙烯塔塔釜溫度較為穩(wěn)定，但相較于試用之前的塔釜溫度還是有所增長。由此分析可知，精餾阻聚劑B的加入導致精苯乙烯塔塔釜溫度上升，而更高的溫度會使苯乙烯發(fā)生更多的聚合反應，產(chǎn)生更多的聚合物，造成焦油單產(chǎn)量和裝置能耗的增加。

3.4 對焦油閃蒸罐的影響

圖9 焦油閃蒸罐溫度

由圖9分析可知，在精餾阻聚劑B試用初期，焦油閃蒸罐溫度有明顯的上升趨勢。自3月7日將焦油回收量減少之后，溫度才有所下降。因為受到精餾負荷的影響，焦油閃蒸罐溫度在3月8日到3月13日之間有所波動。自3月13日到3月23日，精餾負荷較為穩(wěn)定期間，焦油閃蒸罐溫度出現(xiàn)一次較大幅度的波動，溫度上升至160℃，此種工藝狀況會導致苯乙烯發(fā)生更多的聚合反應，產(chǎn)生更多的聚合物，增加了焦油單產(chǎn)量和裝置能耗。經(jīng)過這次波動后，焦油閃蒸罐的溫度都較為穩(wěn)定，但相較于使用精餾阻聚劑A時的溫度，還是有所增長。由此分析可知，精餾阻聚劑B的加入對焦油閃蒸罐溫度影響較大。

3.5 對乙苯單元的影響

圖10 轉(zhuǎn)烷基化催化劑運行情況

在2014年3月4日，精餾阻聚劑B試用之后，轉(zhuǎn)烷基化催化劑活性出現(xiàn)波動。分析認為，如果精餾阻聚劑B存在或可在系統(tǒng)中生成導致乙苯單元催化劑活性降低的物質(zhì)，可能會隨循環(huán)苯的回收利用進入乙苯單元，從而對乙苯單元催化劑活性造成影響。

基于上述分析，在轉(zhuǎn)烷基化催化劑出現(xiàn)活性降低以后，在3月8日上午將苯/甲苯分離塔塔頂氣相切至火炬，側(cè)線采出循環(huán)苯切至罐區(qū)。由圖10分析可知，在3月10日，轉(zhuǎn)烷基化催化劑活性開始逐漸恢復。3月13日，在催化劑活性逐漸恢復正常后，苯/甲苯分離塔側(cè)線采出循環(huán)苯切回到乙苯單元。3月19日，催化劑活性再度出現(xiàn)下降現(xiàn)象。在3月21日晚，苯/甲苯分離塔塔側(cè)線循環(huán)苯再度切至罐區(qū)，在3月25日催化劑活性逐漸開始恢復。3月27日精餾阻聚劑B試用結(jié)束后，精餾單元阻聚劑恢復至精餾阻聚劑A，在3月29日上午將苯/甲苯分離塔塔（苯/甲苯分離塔）氣相和側(cè)線循環(huán)苯切至EB單元，轉(zhuǎn)烷基化催化劑運行情況都相對穩(wěn)定并未出現(xiàn)再次下降現(xiàn)象。

由上述分析可知，精餾阻聚劑B的加入可能會在系統(tǒng)中生成導致乙苯單元催化劑活性降低的物質(zhì)，會隨循環(huán)苯的回收利用進入乙苯單元，從而對乙苯單元催化劑活性造成影響。

4 結(jié)論

通過以上的論述探討，可以得出以下結(jié)論。

4.1 精餾阻聚劑B的阻聚效果要優(yōu)于精餾阻聚劑A，且協(xié)同阻聚過程中，精餾阻聚劑B可以減少DNBP的加入量。

4.2 精餾阻聚劑B的焦油單產(chǎn)量小于精餾阻聚劑A的焦油單產(chǎn)量。

4.3 精餾阻聚劑B使用過程中，對于工藝運行參數(shù)影響較大，導致精餾單元的精餾效果發(fā)生改變，并造成相應精餾塔溫度和壓力的變化，有些控制點甚至超出了可控范圍，不利于工藝的穩(wěn)定性生產(chǎn)。因此，精餾阻聚劑A更適合于本公司苯乙烯裝置。